2020届二轮复习焓变、熵变及自发反应课件（26张）

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第 2 课时　焓变、熵变及自发反应 专题八　化学反应中的热效应 命题调研 (2016 ～ 2019 四年大数据 ) 2016 ～ 2019 四年考向分布 核心素养与考情预测 核心素养： 证据推理、变化守恒、宏观辨识与微观探析 考情解码： 本部分考点主要集中在焓变的含义、熵变的含义、自发反应的方向和条件等知识点上，主要以某一个或多个热化学方程式来考查焓变大小、熵变大小、自发反应、速率大小影响因素和平衡移动的形式出现，一般出现在加试题，题型不确定，有选择题，也有填空题，预测 2020 年选考中题型应该存在变化，但考查方式不太会改变。 真题重现 解析　 氢气在氧气中燃烧生成液态水的反应是一个放热且熵减的反应， A 项正确；该反应是一个自发的氧化还原反应，可以将该反应设计成原电池，将化学能转化为电能， B 项正确；是否能观察到有水生成除了与反应能否自发进行有关外，还与反应的速率有关，观察不到有水生成，不能说明该条件下反应不能自发进行， C 项错误；使用合适的催化剂，有可能使氢气和氧气在常温常压下快速反应， D 项正确，故选 C 。 答案　 C 关于该反应，下列说法不合理的是 ( 双选 ) ( 　　 ) A. 反应体系中硫酸有催化作用 B. 因为反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的 Δ S 等于零 C. 因为反应的 Δ H 接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大 D. 因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计 解析　 根据反应方程式可知，硫酸做催化剂和吸水剂， A 合理；不存在熵变为零的反应， B 不合理；焓变接近于零，说明温度对于平衡移动的影响小， C 不合理；因为前后均是液态物质，所以压强对于平衡影响可忽略， D 合理；所以答案不合理的是 BC 。 答案　 BC 3. (2018· 浙江 11 月选考节选 ) 实际生产中，常用工艺条件： Fe 作催化剂，控制温度 773 K 、压强 3.0 × 10 7 Pa ，原料气中 N 2 和 H 2 物质的量之比为 1 ∶ 2.8 。 关于合成氨工艺的下列理解，正确的是 ________( 填字母 ) 。 A. 合成氨反应在不同温度下的 Δ H 和 Δ S 都小于零 B. 控制温度 (773 K) 远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 C. 当温度、压强一定时，在原料气 (N 2 和 H 2 的比例不变 ) 中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 D. 基于 NH 3 有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E. 分离空气可得 N 2 ，通过天然气和水蒸气转化可得 H 2 ，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 解析　 A . 反应放热，气体种类和物质的量减少， Δ H 和 Δ S 都小于零，正确；控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率， B 错误；恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率， C 错误；不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动， D 正确，当选；通过天然气和水蒸气转化制得的 H 2 ，由于含有 CH 4 、 CO 等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外 CH 4 、 CO 可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理， E 正确。答案选 ADE 。 答案　 ADE 4. (2017· 浙江 4 月选考， 30 节选 ) 已知： 2Al 2 O 3 (s)===4Al(g) ＋ 3O 2 (g) Δ H 1 ＝＋ 3 351 kJ·mol － 1 2C(s) ＋ O 2 (g)===2CO(g) 　 Δ H 2 ＝－ 221 kJ·mol － 1 2Al(g) ＋ N 2 (g)===2AlN(s) 　 Δ H 3 ＝－ 318 kJ·mol － 1 碳热还原 Al 2 O 3 合成 AlN 的总热化学方程式是 __________________________ _________________________________________________________________ ， 该反应自发进行的条件 ______________________________________________ _________________________________________________________________ 。 解析 　 2Al 2 O 3 (s)===4Al(g) ＋ 3O 2 (g) 　 Δ H 1 ＝＋ 3 351 kJ·mol － 1 ① 2C(s) ＋ O 2 (g)===2CO(g) 　 Δ H 2 ＝－ 221 kJ·mol － 1 ② 2Al(g) ＋ N 2 (g)===2AlN(s) 　 Δ H 3 ＝－ 318 kJ·mol － 1 ③ ( ① ＋ 3 × ② ＋ 2 × ③ )/2 可得总反应。 答案 　 3C(s) ＋ Al 2 O 3 (s) ＋ N 2 (g)===2AlN(s) ＋ 3CO(g) 　 Δ H ＝＋ 1 026 kJ·mol － 1 　高温 5.(1) [2015· 浙江理综， 28(1)] 已知：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 化学键 C—H C—C C===C H—H 键能 /( kJ·mol － 1 ) 412 348 612 436 计算上述反应的 Δ H ＝ ________ kJ·mol － 1 。 (2)F 2 与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如 ClF 3 、 BrF 3 等。已知反应 Cl 2 (g) ＋ 3F 2 (g)===2ClF 3 (g) 　 Δ H ＝－ 313 kJ·mol － 1 ， F—F 键的键能为 159 kJ·mol － 1 ， Cl — Cl 键的键能为 242 kJ·mol － 1 ，则 ClF 3 中 Cl —F 键的平均键能为 ________ kJ·mol － 1 。 答案　 (1)124 　 (2)172 考向一　利用盖斯定律计算 Δ H 1.(1) 用 CaSO 4 代替 O 2 与燃料 CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯 CO 2 ，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应 ① 为主反应，反应 ② 和 ③ 为副反应。 答案　 (1)4Δ H 1 ＋ Δ H 2 ＋ 2Δ H 3 　 (2)MnO 2 (s) ＋ SO 2 (g)===MnSO 4 (s) 　 Δ H ＝－ 248 kJ/mol 　 (3)2Δ H 2 － Δ H 1 句 根据盖斯定律计算 Δ H 的步骤和方法 (1) 计算步骤 备考策略 (2) 计算方法 考向二　利用键能计算 Δ H 2. 甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气 ( 主要成分为 CO 、 CO 2 和 H 2 ) 在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下： 答案　－ 99 　＋ 41 利用键能计算反应热 1 . Δ H 与键能的关系 Δ H ＝反应物的总键能－生成物的总键能 备考策略 2. 利用键能计算反应热，其关键是算清物质中化学键的数目 物质 CO 2 (C===O) CH 4 (C—H) P 4 (P—P) SiO 2 ( Si —O) 石墨 金刚石 S 8 (S—S) Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 常见物质中的化学键数目 考向三　影响熵变大小的因素 3. (2019· 嘉兴丽水 3 月模拟节选 ) 工业上可利用 CO 2 来制备清洁液体燃料甲醇，有关化学反应如下： 答案　低温 熵变 (Δ S ) 与体系中反应前后物质的量的变化值有关： 1 . 对有气体参加的反应 主要看反应前后气体物质的量的变化值即 Δ n (g ) ， Δ n (g ) 正值越大，反应后熵增加越大； Δ n (g ) 负值越大，反应后熵减越多。 备考策略 2. 对没有气体参加的反应 主要看各物质总的物质的量的变化值即 Δ n ( 总 ) ， Δ n ( 总 ) 正值越大，熵增越大； Δ n ( 总 ) 负值绝对值越大，反应后熵减越多。 考向四　自发反应的判断依据 4. (2017· 浙江 “ 七彩阳光 ” 联合模拟， 30 节选 ) 已知在 298 K 和 101 kPa 条件下，有如下反应： 解析 　根据盖斯定律可知反应 Ⅳ 由 ( 反应 Ⅰ× 2 －反应 Ⅱ －反应 Ⅲ ) 得到，则 Δ H ＝ ( － 393.5 kJ·mol － 1 ) × 2 － ( － 221 kJ·mol － 1 ) － ( ＋ 180.5 kJ·mol － 1 ) ＝－ 746.5 kJ·mol － 1 ；由 Δ G ＝ Δ H － T Δ S ＜ 0 ，其中 Δ H ＜ 0 、 Δ S ＜ 0 ，可知该反应在低温下能自发进行。 答案 　－ 746.5 kJ·mol － 1 　低温 备考策略 化学反应的自发性的判断 1. 自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。 2. 焓变判断：一个自发的过程，体系趋向是由能量高的状态向能量低的状态转化。对化学反应而言，放热反应有自发的倾向。但是，吸热反应也有自发的，放热反应也有不自发的。 3. 熵变判断：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增加。 4. 自由能变 Δ G 的的判断方法 Δ G ＝ Δ H － T Δ S Δ G ＜ 0 ，反应正向自发进行。 Δ G ＝ 0 ，反应处在平衡状态。 Δ G ＞ 0 ，反应逆向自发进行。 ① 一个放热的熵增加的反应，肯定是一个自发的反应。 Δ H ＜ 0 ， Δ S ＞ 0 ， Δ G ＜ 0 ② 一个吸热的熵减少的反应，肯定是一个不自发的反应。 Δ H ＞ 0 ， Δ S ＜ 0 ， Δ G ＞ 0 ③ 一个放热的熵减少的反应，降低温度，有利于反应自发进行。 Δ H ＜ 0 ， Δ S ＜ 0 ，要保证 Δ G ＜ 0 ， T 要降低。 ④ 一个吸热的熵增加的过程，升高温度，有利于反应自发发生。 Δ H ＞ 0 ， Δ S ＞ 0 ，要保证 Δ G ＜ 0 ， T 要升高得足够高。